IBM多核心Cell处理器解读

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　作为IBM，Sony和Toshiba之间的共同投资，Cell微处理器是Sony即将到来的Playstation 3的核心部件。不过，这一次Sony和Toshiba还打算在从消费电子到服务器和工作站的所有产品中使用Cell（或它的一部分）。如果你还没有什么概念的话，那也该知道Cell作为微处理器，特别是非x86的微处理器，已经让某些人寄予了非常高的期望了。
Spring IDF 2005上,IBM等厂家共同发布了新一带cell Power系列处理器--Cell,是跟即将到来的AMD和Intel多核心CPU几乎一样的多核心处理器，唯一的差异是Cell的构架不是完全同类的核心集。
Cell构架以9个独立核心的配置登场：一个PowerPC Processing Element（PPE）及八个Synergistic Processing Element（SPE）。PPE和SPE是明显不同的，但全部八个SPE是彼此相同的。

　　PPE配备了64KB L1缓存和512KB L2缓存，并且拥有类似于Intel Hyper Threading的SMT技术。PPE使用了一个严格有序的核心，这在桌面x86市场上从最初的Pentium消亡以来就再没有见到过了（Pentium Pro把无序执行带到了x86市场），所以向有序核心的转变是一个引人注意的地方。PPE还只是一个2流程核心，那意味着它最多能够同时执行两条指令。作为对照，Athlon 64是3流程核心，所以立即可以感觉到，PPE是比任何桌面产品简单得多的核心。PPE还支持IBM的VMX指令集（即Altivec）。跟Cell处理器的其它核心非常相似的是，PPE被设计为运行在非常高的时钟速度下。
Cell包含了一个On-Die双通道XDR内存控制器，每条通道有36-bit宽（ECC为32-bit）。Cell的XDR内存总线运行在400MHz下，但XDR内存以8倍于内存总线时钟的速度传输数据 - 那意味着获得了3.2GHz数据通讯数据。最终结果是类似于GPU显存带宽的25.6GB/s。我们知道，在增加处理器核心数量的时候，内存带宽需求会惊人地增长 - 由于Cell中的9个核心，XDR是理想的选择。注意到GeForce 6800GT就向它的GPU提供了32GB/s的显存带宽，所以看到Playstation 3的GPU搭配它自己的局部存储器以及能够共享系统内存和带宽也不会太令人吃惊。
　　Cell另一个重要的I/O技术也受Rambus控制 - FlexIO接口。Cell配备了两个可配置的FlexIO接口，每个为48-bit宽，拥有6.4GHz数据通讯速度。
　　Cell原型有着一些相当卓越的制造规格：

• 90nm SOI制造工艺
  
• 221 mm2的Die面积
  
• 2亿3千4百万个晶体管
  
• 4GHz的额定时钟速度
  

　　Cell的构架类似于Microsoft Xbox的下一个版本和即将到来的PC微处理器，极其重视多线程。下一代Xbox将同时执行3到6个线程，而桌面PC微处理器将执行2 - 4个。问题是在Xbox 2/360和PC准备使用多个通用核心的时候，Cell则依靠更多的专用硬件来保证它的最佳性能。Cell的SPE作为衍生的Altivec/VMX是一个优势，那意味着经常与任何基于POWER的构架打交道的开发者应该更熟悉这个ISA，但开发Cell的方法vs.开发PC的方法是根本对立的，而新的Xbox则夹在中间。


　　最让人感兴趣的地方还是Intel高瞻远瞩的多核心设计与今天的Cell在宏观水平上的类似。主要的差异是Intel的类Cell设计将基于32nm或更小的工艺，而Cell正采用90nm工艺 - 那意味着Intel可以构想在单个Die上放上许多比Cell更复杂的核心。Intel有能力做出那种向类Cell设计的跃迁，因为它们的微处理器已经有了非常庞大的用户基础。但IBM，Sony和Toshiba却不能 - 要做出这么大的举动，Cell首先必须获得非常巨大的用户群。不幸的是，Cell在Playstation 3和Sony/Toshiba CE设备之外几乎看不到未来。

　　必须记住的最重要一点是Cell的构架不是什么革命性的，之前就有过。TI的MVP 320C8X就是一个很像Cell的多处理器DSP。所以，虽然Cell是在之前已经尝试过的设计方法下取得的最好结果，但它在为数不多的几个应用之外并没有历史性的突破。

　　姑且不论正在谈论的游戏平台，仅Cell提供的核心阵列处理精密复杂的物理及AI模型的能力就很有前途。AGEIA PhysX PPU的发布（它已经赢得了Ubisoft和Epic Games的赞许）提供了Cell作为高性能游戏CPU可行性的进一步例证。

　　对游戏中更现实的物理环境和AI的要求并不是幻想；问题是Intel即将到来的双核心和多核心CPU（拥有进一步优化的SIMD单元）将为游戏开发商提供足够的并行运行和性能，还是PPU将把类Cell构架提前带到桌面PC上？这个问题的答案可能甚至比GPU的出现更能影响桌面PC的未来。

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